RISC-V大举进军汽车

7月前

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RISC-V 技术正开始进军汽车电气/电子 (EE) 架构设计。推动这一演变的四大趋势是：电动汽车 (EV) 的激增、自动驾驶技术的进步、软件定义汽车 (SDV)的出现以及车联网 (V2X)连接。

可扩展的 RISC-V 指令集架构 (ISA) 为汽车芯片供应商、一级供应商和 OEM 提供了主要优势。高性能效率、模块化 ISA 以及对安全性的重视使 RISC-V 成为汽车应用的有吸引力的选择。此外，RISC-V 的开放生态系统促进创新和协作，推动其在汽车行业的广泛采用。

随着行业领导者通过 ISO 26262 国际功能安全标准认证的 RISC-V CPU 铺平道路，汽车行业已准备好迎接创新和可靠性的新时代。

当前电动汽车和自动驾驶汽车的趋势

电动汽车的快速普及从 2019 年发布的特斯拉 Model 3 可见一斑。据《欧洲汽车新闻》报道，Model Y 成为 2023 年欧洲最畅销的汽车。因此，电动汽车的现实变得越来越清晰，因为它们在未来将取代传统的化石燃料汽车。

自动驾驶汽车的采用在 2022 年取得了进展，当时德国政府认证了梅赛德斯 3 级 (L3) 自动驾驶 (AD)，这是六个 AD 级别中的第三个。在 L3 级别，车辆可以管理特定条件或环境下驾驶的大部分方面。系统可以做出决策并响应驾驶环境，但驾驶员必须准备好在系统提示时接管。

在人类驾驶员的协助下，计算机越来越多地接管驾驶功能。最终，在 L4 和 L5，驾驶时间可以更加高效：驾驶员可以拨打电话、回复电子邮件和短信，或者只是欣赏窗外的景色。

SDV 的进展已开始显现出进展。根据 Wards Intelligence 2023 SDV 调查，到 2028 年或 2029 年，一半的新车可能拥有软件定义架构。随着车辆变得互联和可更新，汽车制造商可以添加新功能，例如信息娱乐系统和车辆控制的功能——高级驾驶员辅助系统 (ADAS)、数字驾驶舱和诊断。

转向 SDV 是 V2X 连接的又一步。汽车与其周围环境之间的信息最终将变得不断双向。汽车将不再是一座孤岛，而是成为智慧城市的一部分。将汽车与城市网络连接起来，可以实现更好的交通体验。 5G 汽车协会的一份报告得出结论，到 2029 年，动态交叉口和协作交通流将大规模部署。

这些趋势需要新的汽车电子电气架构。这种新架构带来的首要变化之一是降低现代汽车系统的复杂性。如今，该系统限制了开发速度，过于复杂，并且缺乏添加新功能的灵活性和可扩展性。例如，线束已成为汽车第二重的部件，也是第三高成本的部件。

另一个例子是采用紧密耦合的软件和硬件设计的电子控制单元 (ECU)。过去，ECU 是为专用目的而设计的，因此很难跨多个 ECU 实现复杂的功能。此外，它使得无线软件升级变得非常困难，甚至不可能。最重要的是，汽车智能化程度的提高与更多传感器的结合需要增加网络带宽和计算机能力。

不断发展的 EE 架构将解决这些问题。它将成为一个可扩展的集中式软件开发架构，使 SDV 能够进行无线升级。它还将简化布线和连接，以降低成本并简化硬件升级。

传统的汽车架构分布着许多专为专用目的而设计的 ECU。新的EE架构将为ADAS、车辆信息娱乐、动力总成等创建单独的域。每个域将包含强大的CPU来处理该域中的许多功能。这最终将导致区域架构，其中一些超级计算机将指导许多任务和不同的功能。

对于芯片供应商、一级供应商和 OEM 而言，RISC-V 在汽车行业有哪些优势？其一，RISC-V 提供高性能效率。另一个好处是它能够实现最先进的、具有低延迟和模块化 ISA 的全新设计。这种灵活性允许 CPU ISA 中的紧凑状态，从而促进特定领域功能的创新。定制选项比比皆是，可实现可扩展且灵活的设计。

RISC-V 提供出色的价格、性能、面积 (PPA)，其架构可从 MCU 无缝扩展到数据中心应用程序。此外，RISC-V 还提供灵活的商业模式。 RISC-V ISA 优先考虑安全性，包括内存保护、硬件强制隔离（如可信执行环境 (TEE)）、虚拟化，甚至加密指令等功能。

对于 OEM 和 Tier-1，RISC-V 提供多源和供应链安全性，提供第二个 CPU ISA 选项。 RISC-V 是一种开放的 ISA，这意味着它提供了丰富的生态系统和丰富的独立资源可供利用。这促进了价值链内的垂直整合，通过扩展 RISC-V 产品实现差异化和创建有竞争力的解决方案。此外，RISC-V ISA 符合功能安全和安全标准。

RISC-V 已经证明了其功效和广泛采用，从边缘扩展到数据中心应用，并日益渗透到汽车电子领域。根据SHD Group RISC-V 市场报告，RISC-V 预计 2018 年至 2025 年复合年增长率为 146.2%。

RISC-V 增长背后的动力是由博世、英飞凌、Nordic Semiconductor、恩智浦和高通等行业领导者推动的，它们是半导体行业采用 RISC-V 的先锋。瑞萨电子也在汽车市场采用了 RISC-V 。此外，EPI、Mobileye 等公司已将 RISC-V 集成到其计算处理器中。

许多单独的软件供应商，包括 Green Hills 和 IAR，都提供 RISC-V 功能安全编译器。 Imperas 提供虚拟平台加速模型，监督物理和执行环境的安全监控。此外，LDRA、Parasoft 和 Solid Sands 等公司的工具提供了验证 RISC-V 功能安全软件的解决方案。

原文链接

https://www.electronicdesign.com/technologies/embedded/digital-ics/processors/article/55036442/andes-technology-the-rise-of-risc-v-and-iso-26262-compliance

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